[01599644]无线通信物理层安全传输理论与方法

下一代无线网络需要支持海量的用户连接和井喷式增长的无线业务,网络信息安全凸显出前所未有的重要性。传统的网络安全传输协议主要基于协议栈上层的加密技术,难以适应未来无线网络高度异构、业务繁杂、应用多样等特点。与上层加密技术不同,物理层安全技术将无线信道中的噪声、衰落和干扰转化为抗窃听资源,通过信号设计和信号处理方法恶化恶意用户的接收信号质量,从而充分利用信道特性实现灵活、精细及多样化的安全配置。因此,物理层安全技术是有效保障下一代无线网络信息安全的必经之路,对于形成全方位立体式的网络安全堡垒具有重要意义。 本项目围绕无线通信物理层安全传输理论与方法开展了深入系统的研究工作,在国家自然科学基金重点项目“无线通信物理层信息安全传输理论研究”的资助下,取得如下创新性成果：（1）发展了经典的窃听信道保密容量理论,建立了大规模不可信协作网络保密容量理论,分析了衰落信道下系统可达私密速率的渐进性能,给出了网络规模和系统私密速率之间的数学关系,揭示了协作与安全之间的相互作用,丰富和完善了保密容量理论的内涵和外延。（2）提出了基于分层博弈的物理层安全建模与分析框架,研发了基于博弈的智能化安全传输方法,充分利用网络化传输环境下固有的竞争、反馈、协作、认知等机制,实现安全防御的主动化与动态化,并显著增强合法用户的传输性能。（3）提出了以星座旋转、喷泉编码为核心的低复杂度抗窃听传输技术,建立了面向综合安全质量评估的全新性能测度,摆脱了已有研究过度依赖于多天线结构和人工噪声注入的局限性,为低成本节点间的安全通信提供了可行方案。研究成果对于无线通信系统安全性能的提升具有重要指导意义。 项目组发表SCI检索论文54篇（28篇发表于IEEE Transactions等国际权威期刊,3篇入选ESI高被引论文）;出版英文书章1部;获得授权发明专利39项。研究成果被国际顶级期刊Nature引用;包括美国两院院士H. Vincent Poor、John M. Cioffi等在内的50余位IEEE Fellow对项目发表的论文给予了引用或正面评价;项目的代表性成果获得《China Communications》最佳论文奖。此外,本项目的研究对人才培养起到重要支撑作用,以项目主要完成人为核心成员的科研团队入选陕西省科技创新团队;参与项目的研究生所完成的学位论文获得陕西省优秀博士学位论文、中国电子学会优秀硕士学位论文。项目的科技成果具有显著的社会效益和经济效益。